Relatório Prática 02 - pH e soluções tamponantes

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO - UFMA
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA - CCSST
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA
DOCENTE: PAULO ROBERTO DA SILVA RIBEIRO
DATA DA PRÁTICA: 1ª Parte: 05/09/19 – 2ª Parte: 12/09/2019
AMANDA ANIELLE REIS SILVA
JULIANA DA SILVA BARROSO
MATHEUS DOS REIS BRITO
YASMIM MENEZES DO NASCIMENTO
PRÁTICA 02: 
EQUILÍBRIO QUÍMICO: pH E SISTEMAS TAMPONANTES
IMPERATRIZ-MA
2019
RESUMO
 A prática consiste no preparo de três soluções, utilizando um ácido fraco, sua base conjugada e uma solução tampão com a mistura de ambas. Para o preparo da solução de ácido fraco usou-se ácido acético, para a sua base conjugada usou-se acetato de sódio, em seguida preparou-se a solução tampão de ácido acético e acetado de sódio, em seguida, verificou-se o poder tamponante desta solução. 
OBJETIVO
 Preparar uma solução de ácido fraco (ácido acético) e uma solução de sua base conjugada (acetato de sódio), preparar uma solução tampão de ácido acético/acetato de sódio e verificar seu poder tamponante.
INTRODUÇÃO
Uma solução tampão é constituído de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada ou de uma base fraca e seu ácido conjugado. As variações de pH ocorridas nas soluções tamponadas são insignificantes quando comparadas às variações nas soluções não tamponadas. Por este motivo, estas soluções são utilizadas para manter constante o pH de um sistema e para preparar soluções de pH definido. Os tampões têm um papel importante em processos químicos e bioquímicos, nos quais é essencial a manutenção do pH. (Fiorucci et al., 2001).
 Se um ácido for adicionado a um tampão, ocorrerá uma elevação da concentração dos íons H+ no meio (uma perturbação ao equilíbrio); de acordo com o princípio de Le Chatelier, essa perturbação será neutralizada pela base conjugada do tampão, restabelecendo o estado de equilíbrio, e o pH da solução irá variar pouco, conforme a reação abaixo:
Se uma base for adicionada a um tampão, ocorrerá uma elevação da concentração dos íons OH– no meio (uma perturbação ao equilíbrio); de acordo com o princípio de Le Chatelier, essa perturbação será neutralizada pelo ácido acético do tampão, restabelecendo o estado de equilíbrio, e o pH da solução irá variar pouco, conforme a reação abaixo: 
A capacidade tamponante de uma solução tampão é, qualitativamente, a habilidade desta solução de resistir a mudanças de pH frente a adições de um ácido ou de uma base ou quando uma diluição ocorre. Essa resistência é resultado do equilíbrio entre as espécies participantes do tampão. Quantitativamente, a capacidade tampão de uma solução é definida como a quantidade de matéria de um ácido forte ou uma base forte necessária para que 1,00 L de solução tampão apresente uma mudança de uma unidade no pH (Skoog et al., 1996).
MATERIAIS
 Vidrarias:
Vidro Relógio
Bastão de Vidro
Béquer 50mL
Béquer de 100mL
Béquer de 150mL
Balão Volumétrico 100 mL - Incerteza de medição ± 0,08
Bureta de 25 mL - Incerteza de medição ± 0,1
Pipeta graduada 5 mL - Incerteza de medição ± 0,2
 Utensílios: 
Espátulas
Papel Toalha
Pisseta com água destilada 
Pipeta de Pasteur ou conta-gotas
 Reagentes:
Ácido acético glacial p.a – (ANIDROL – 99,7% v/v)
Acetato de sódio p.a – (IMPEX – 99,0%) 
 Equipamentos:
Balança analítica – Acculab ALC10.4
Agitador magnético – Fisatom 752A
pHmetro de bancada – Marconi MA 522
Suporte universal
Garras 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Preparo da solução de ácido acético 0,2 mol/L
Mediu-se 1,15mL da solução de ácido acético p.a (99,7% v/v) e transferiu-se para um balão volumétrico de 100mL, contendo cerca de 20mL de água destilada, em seguida, acrescentou-se água destilada até a marca do menisco utilizando a pipeta de Pasteur. Por fim a solução resultante foi homogeneizada e devidamente rotulada. 
Preparo da solução de acetato de sódio 0,2 mol/L
Pesou-se exatamente 2,7285g de acetato de sódio (IMPEX, 99% de pureza) em um vidro relógio e transferiu-se para um béquer de 50mL onde foi dissolvido em água destilada com o auxílio de um bastão de vidro. Em seguida transferiu-se o conteúdo do béquer para um balão volumétrico de 100mL e lavou- se 3 vezes afim de evitar perca dos reagentes. Logo após acrescentou-se água destilada até marca do menisco com auxílio da pipeta. Por fim a solução resultante foi homogeneizada e devidamente rotulada. 
Preparo da solução tampão de ácido acético/acetato de sódio 0,1 mol/L
A partir dos cálculos realizados para encontrar os volumes das soluções de ácido acético e acetato de sódio necessários para a preparação de 100mL do tampão do acetato de sódio, 0,1 mol/L a pH 4,9, mediu-se 30,65mL da solução de acetato de sódio e transferiu-se para o balão de 100mL, em seguida, mediu-se 19,35mL da solução de ácido acético e transferiu-se para o mesmo balão. Logo após, acrescentou-se água destilada até a marca do menisco utilizando a pipeta de Pasteur. Por fim a solução resultante foi homogeneizada e devidamente rotulada.
Verificação do poder tamponante da solução de ácido acético/acetato de sódio 0,1mol/L
Com o pHmetro devidamente calibrado adicionou-se 100mL a solução tampão em um béquer de 150mL, com o auxílio do eletrodo verificou que o pH da solução estava mais ácido que o esperado para a solução tampão (4,9) então, adicionou-se base conjugada até o pH chegar na configuração desejada. Em seguida, com a bureta já devidamente ambientada realizou-se adições de 0,5 em 0,5mL da solução de HCL 0,5mol/L (preparada na prática anterior) e a cada adição anotou-se a variação do pH da solução até o pH ficar em torno de 2,0. Em seguida, ambientou-se a bureta novamente e repetiu-se o mesmo procedimento descrito acima, porém, dessa vez utilizou-se da solução de NaOH 0,5 mol/L (preparada na prática anterior) realizando assim adições também de 0,5 em 0,5mL, anotou-se as variações de pH da solução a cada nova adição até o pH ficar em torno de 8,0.
 
RESULTADOS E DISCURSSÕES
5.1 Cálculo do ácido acético: Para encontrar o volume de ácido acético a ser utilizado para o preparo da solução a 0,2 mol/ L, empregou-se o seguinte cálculo: 
 Ci = 
Onde Ci é a concentração molar inicial da solução, T é o título, d é a densidade e PM o peso molecular. Portanto:
 Ci = =Ci = 17, 43 mol/L
Resultando em:
Com a concentração molar inicial já conhecida, encontrou-se o volume inicial pela relação seguinte:
Ci x Vi = Cf x Vf
Vi = 
Resultando em:Vi = 1,147mL 1,15 mL de ácido acético
5.2 Cálculo do Acetato de Sódio: Para encontrar a massa necessária do acetato de sódio a ser utilizado para o preparo de uma solução a 0,2 mol/ L, empregou- se a regra de três composta: 
 1 mol de acetato de sódio 136,08 g (PM) 1000mL de solução
 0,2 mol de acetato de sódio X (g) 100mL de solução
1 · x · 1000 = 0,2 · 136,08 · 100
X=
Resultando em:X = 2,7216 g de acetato de sódio
Porém, o acetato de sódio utilizado possuía apenas 99, 75% de pureza, então para encontrar a quantidade correta de massa a ser pesada, utilizou-se uma regra de três direta: 
2,7216g de acetato de sódio 100% 
 X (g) 99,75% 
99,75 x = 2,7216 x 100
X = X= 2,7284g de Acetato de sódio
5.3 Verificação do Poder Tapão da solução : Para descobrir a quantidade a ser pipetada de cada solução para preparar a solução tampão utilizaram-se os seguites cálculos :
 + 
4,9 = 4,7 + = 4,9 – 4,7 = 
0,2 = = 10 0,2 = + 1 =2,585
A solução tampão deve conter 1,585 partes de (acetato de sódio), e 1 parte de [AH] (ácido acético) totalizando em 2,585 partes, a partir disso calcula-se quantas mL serão necessárias para se pipetar de cada solução.
0,0387 mol/L= =
Base A- = 1,585 x 0,0387 mol/L = 0, 0613 mol/L
Ácido AH = 1 Parte = 0,0387 mol/L
A- = 0,2 x Vi = 0,0613 x 100 = 30,65 mL 
AH = 0,2 x Vi = 0,387 x 100 = 19,35 mL
O pH inicial da solução tampão era de 4,8 adicionou- se, portanto, a base (acetato de sódio a 0,1 mol/L) até ficar igual a 4,9. Ao realizar a primeira titulação utilizando HCL (0,2mol/L) notou-se que enquanto o pH não atingiu 3,9 as alterações ocorrem de modo devagar, porém ao romper o poder tamponante as alterações foram mais rápidas e significativas até atingir o pH desejado, 2,0, totalizando assim 32 adições referentes a 16mL da solução, como demonstrado no gráfico abaixo:
Figura 1. Gráfico referente as alterações do pH com adição de HCL
Na segunda titulação utilizando NaOH (0,2mol/L) notou-se que até o pH atingir 5,9 as alterações ocorrem devagar, porém após romper o poder tamponante as alterações foram mais rápidas e significativas até ultrapassar o pH desejado inicialmente (8,0) ficando igual a 10,5, totalizando 46 adições referentes a 23 mL da solução, como demonstrado no gráfico abaixo:
Figura 2.Gráfico referente as alterações do pH com adição de NaOH
CONCLUSÃO 
 A partir da prática realizada podemos concluir que a solução tampão conseguiu manter o seu pH por certo tempo como é mostrado no gráfico, mesmo com a adição de quantidades de ácido e base. Para que a solução mudasse seu pH de forma perceptível, precisamos de uma boa quantidade principalmente de ácido e que a partir de um momento o efeito ficou mais lento. Portanto, podemos concluir que a solução tampão é muito importante, foi mostrado o seu poder tamponante, fazendo com que a prática atingisse seu objetivo.
REFERÊNCIAS 
 FIORUCCI, A.R.; SOARES, M.H.F.B. e CAVALHEIRO, E.T.G. O conceito de solução tampão. Química Nova na Escola, n. 13, p. 18-21, 2001.
SKOOG, D.A.; WEST, D.M. e HOLLER, F.J. Fundamentals of analytical chemistry. 7ª ed. Fort Worth: Saunders College, 1996. p. 205-209.
EXERCÍCIOS
1- Temos uma solução tampão formada por Ácido acético (pKa = 4,7) 0,10 mol/L e Acetato de sódio 0,1 mol/L.
Calcule o pH desta solução;
, pH=4,77] log 1
Calcule o pH desta solução quando em 1 litro dela se adiciona 1 mL de NaOH 5,0 mol L-
Em 1 mL de NaOH temos:
 5 mols -------- 100mL
X mols---------1 mL
X=0,005 mol de NaOH
[Ácido acético] = 0,1 – 0,005=0,095 mol/L
[Base conjugada] = 0,1+0,005= 0,105 mol/L
 Logo:
, pH=4,77] log 1
Calcule o pH desta solução quando em 1 litro dela se adiciona 1 mL de NaOH 5,0
Em 1 mL de HCl temos: 
5 mols--------100 mL
X mols------- 1 mL
X= 0,005 mol de HCl
[Ácido acético]= 0,1 + 0,005=0,105 mol/L
[Acetato] = 0,1-0,005= 0,095 mol/L
Calculando o pH:
, pH=4,77] log 1
2- Deseja-se preparar uma solução tampão para ser utilizada em experiências com uma enzima que tem atividade máxima constante de pH 4,2 a 6,0. Dispõe-se das seguintes soluções de mesma molaridade: HCl, NaOH, Cloreto de amônio (pKa= 9,3), ácido fórmico (pKa= 3,7), ácido lático (pKa= 3,9), ácido propiônico (pKa 4,8) e ácido fosfórico (pKa1= 2,14; pKa2= 6,86; pKa3= 12,4). Dentre as soluções que você dispõe, escolha duas delas que você utilizaria para se obter a solução tampão mais adequada para a realização deste experimento? Justifique.
R: Ácido propiônico, pois, sua faixa tamponante varia de 3,8 a 5,8 o que engloba quase totalmente a faixa de pH onde a enzima tem atividade máxima.